JP5799862B2 - Magnetic air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、磁気冷暖房装置に係り、特に、要求される冷房能力及び暖房能力に応じて冷風及び温風を効率的に生成できる磁気冷暖房装置に関する。 The present invention relates to a magnetic air conditioner, and more particularly to a magnetic air conditioner that can efficiently generate cold air and hot air according to required cooling capacity and heating capacity.
従来用いられている室温域の冷凍機、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、エアコンなどの冷凍機の大半は、フロンガスや代替フロンガスなどの気体冷媒の相変化を利用している。最近では、フロンガスの排出に伴うオゾン層破壊の問題が露呈し、さらに、代替フロンガスの排出に伴う地球温暖化への影響も懸念されている。このため、フロンガスや代替フロンガスなどの気体冷媒を用いた冷凍機に代わる、クリーンでかつ熱輸送能力の高い、革新的な冷凍機の開発が強く望まれている。 Most of refrigerators such as refrigerators, freezers, and air conditioners that are conventionally used at room temperature range use the phase change of a gaseous refrigerant such as chlorofluorocarbon gas or alternative chlorofluorocarbon gas. Recently, the problem of ozone depletion due to the emission of chlorofluorocarbons has been exposed, and there is also concern about the impact on global warming caused by the emission of alternative chlorofluorocarbons. For this reason, there is a strong demand for the development of an innovative refrigerator that is clean and has a high heat transport capability, replacing the refrigerator that uses a gaseous refrigerant such as CFC and CFC.
このような背景から、最近になって注目されるようになった冷凍技術が磁気冷凍技術である。磁性体の中には、その磁性体に印加する磁界の大きさが変化すると、その変化に応じて自身の温度を変化させる、いわゆる磁気熱量効果を発現するものがある。この磁気熱量効果を発現する磁性体を利用して熱を輸送する冷凍技術が磁気冷凍技術である。 Against this background, the refrigeration technology that has recently attracted attention is the magnetic refrigeration technology. Some magnetic materials exhibit a so-called magnetocaloric effect that changes their temperature according to the change of the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic material. A refrigeration technique that transports heat using a magnetic material that exhibits this magnetocaloric effect is a magnetic refrigeration technique.
磁気冷凍技術を応用した冷凍機としては、例えば、下記特許文献1に記載されているような、固体物質の熱伝導を利用して熱を輸送する磁気冷凍機がある。この磁気冷凍機は以下のような構成によって熱を伝導させる。 As a refrigerator using the magnetic refrigeration technology, for example, there is a magnetic refrigerator that transports heat by utilizing the heat conduction of a solid substance as described in Patent Document 1 below. This magnetic refrigerator conducts heat by the following configuration.
磁気を印加すると温度が上昇する正の磁性体と、磁気を印加すると温度が下降する負の磁性体とを、所定の間隔で交互に複数一方向に並べて配置する。正負一対の磁性体で1つの磁性体ブロックを形成する。一方向に並ぶ複数の磁性体ブロックを環状に複数配置して磁性体ユニットを形成する。この磁性体ユニットと同心で内径と外径が略等しいハブ状の回転体に永久磁石を配置して磁気ユニットを形成する。正負の磁性体との間を挿脱する熱伝導部材を正負の磁性体との間で摺動自在となるように配置する。 A plurality of positive magnetic bodies that increase in temperature when magnetism is applied and negative magnetic bodies that decrease in temperature when magnetism is applied are alternately arranged in one direction at predetermined intervals. One magnetic body block is formed by a pair of positive and negative magnetic bodies. A plurality of magnetic blocks arranged in one direction are arranged in a ring shape to form a magnetic unit. Permanent magnets are arranged on a hub-like rotating body that is concentric with the magnetic body unit and has substantially the same inner diameter and outer diameter to form a magnetic unit. A heat conducting member for inserting and removing between the positive and negative magnetic bodies is disposed so as to be slidable between the positive and negative magnetic bodies.
永久磁石が配置されている磁気ユニットを磁性体ユニットと対向するように配置して磁性体ユニットに対し相対的に回転させる。正負の磁性体との間で挿脱される熱伝導部材を磁性体ユニットに対し相対的に回転させる。磁気ユニットの回転によって正負の磁性体に同時に磁気が印加されまた除去される。また、熱伝導部材が回転方向に並ぶ正負の磁性体との間で挿脱される。永久磁石と熱伝導部材が回転することで、磁気熱量効果により磁性体が発生する熱を磁性体が配置される一方向に熱伝導部材を介して輸送する。 The magnetic unit in which the permanent magnet is disposed is disposed so as to face the magnetic body unit, and is rotated relative to the magnetic body unit. The heat conducting member inserted / removed between the positive / negative magnetic bodies is rotated relative to the magnetic body unit. Magnetism is simultaneously applied to and removed from the positive and negative magnetic bodies by the rotation of the magnetic unit. Further, the heat conducting member is inserted into and removed from the positive and negative magnetic bodies arranged in the rotation direction. By rotating the permanent magnet and the heat conducting member, the heat generated by the magnetic body due to the magnetocaloric effect is transported through the heat conducting member in one direction in which the magnetic body is disposed.
しかし、上記特許文献1に記載された磁気冷凍機は、固体物質の熱伝導を利用して一方向に熱を輸送する構成は開示されているものの、輸送した熱を外部に取り出すための具体的な構成は開示されていない。磁気冷凍機は、輸送した熱を効率的に外部に取り出すための構成が必要である。輸送した熱を効率的に外部に取り出すことができないと、磁気冷凍機内に熱が籠り、磁気冷凍機としての熱効率が著しく低下する。 However, the magnetic refrigerator described in Patent Document 1 discloses a configuration for transporting heat in one direction using heat conduction of a solid substance, but is a specific for taking out the transported heat to the outside. No arrangement is disclosed. The magnetic refrigerator needs a configuration for efficiently taking out the transported heat to the outside. If the transported heat cannot be efficiently taken out, heat is generated in the magnetic refrigerator, and the thermal efficiency as the magnetic refrigerator is significantly reduced.
熱を外部に取り出すために通常考え得る構成は、磁気冷凍機の内周部と外周部に温風用と冷風用の冷媒通路を設け、その冷媒通路に空気を流通させて、温風と冷風を得るという構成である。この場合、単に冷媒通路を設けただけでは、要求される冷房能力及び暖房能力に応じて冷風及び温風を効率的に生成することはできない。 In order to extract heat to the outside, a conceivable configuration is that a refrigerant path for hot air and cold air is provided in the inner and outer peripheries of the magnetic refrigerator, and air is circulated through the refrigerant path so that hot air and cold air are circulated. It is the composition of obtaining. In this case, simply providing a refrigerant passage cannot efficiently generate cold air and hot air according to the required cooling capacity and heating capacity.
本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、要求される冷房能力及び暖房能力に応じて冷風及び温風を効率的に生成できる磁気冷暖房装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a magnetic air conditioner that can efficiently generate cold air and hot air according to required cooling capacity and heating capacity.
上記目的を達成するための本発明に係る磁気冷暖房装置は、磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスクと、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク、とを交互に複数積層し、熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置である。 In order to achieve the above object, a magnetic air conditioner according to the present invention includes a hollow heat generating disk having a magnetocaloric material and a heat switch, and a hollow heat generating disk having a magnetic field applying unit that applies a magnetic field to the magnetocaloric material. A magnetic air conditioner that transports heat in a direction crossing the rotational direction by rotating a plurality of magnetic field application disks alternately and relatively rotating at least one of the heat generation disk and the magnetic field application disk.
磁気冷暖房装置は、駆動手段と伝達手段とを有する。駆動手段は、熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を回転させる。伝達手段は、駆動手段からの駆動力を複数の熱生成ディスクまたは複数の磁気印加ディスクを一体的にまたは複数のグループに分離して伝達する。したがって、要求される冷房能力及び暖房能力が相対的に小さいときには、伝達手段によって、一部の熱生成ディスクまたは磁場印加ディスクに駆動力を伝達する。一方、要求される冷房能力及び暖房能力が相対的に大きいときには、伝達手段によって、全ての熱生成ディスクまたは磁場印加ディスクに駆動力を伝達する。 The magnetic air conditioner has a drive unit and a transmission unit. The drive means rotates at least one of the heat generation disk and the magnetic field application disk. The transmission unit transmits the driving force from the driving unit to the plurality of heat generating disks or the plurality of magnetic application disks integrally or in a group. Therefore, when the required cooling capacity and heating capacity are relatively small, the driving force is transmitted to some of the heat generation disks or the magnetic field application disks by the transmission means. On the other hand, when the required cooling capacity and heating capacity are relatively large, the driving force is transmitted to all the heat generating disks or the magnetic field application disks by the transmission means.
上記のような構成を有する本発明に係る磁気冷暖房装置によれば、駆動力を複数の熱生成ディスクまたは複数の磁気印加ディスクに一体的にまたは複数のグループに分離して伝達することができるので、要求される冷房能力及び暖房能力に応じて冷風及び温風を効率的に生成できる。 According to the magnetic air conditioner according to the present invention having the above-described configuration, the driving force can be transmitted to a plurality of heat generating disks or a plurality of magnetic application disks integrally or separated into a plurality of groups. The cool air and the hot air can be efficiently generated according to the required cooling capacity and heating capacity.
以下に、本実施形態に係る磁気冷暖房装置を説明する。 Below, the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated.
図1は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の外観図である。図に示すように、磁気冷暖房装置100は円柱状の外形を有している。 FIG. 1 is an external view of a magnetic air conditioner according to this embodiment. As shown in the figure, the magnetic cooling / heating device 100 has a cylindrical outer shape.
磁気冷暖房装置100は、上部コア100Aと下部コア100Bの2つのコアから形成される。上部コア100Aと下部コア100Bはそれぞれ同一径を有する円筒形状を有している。 The magnetic air conditioner 100 is formed of two cores, an upper core 100A and a lower core 100B. Each of the upper core 100A and the lower core 100B has a cylindrical shape having the same diameter.
上部コア100Aの外周部には上部コア100Aの全周に亘ってその底面から上面に伸びる同心円筒状の外周冷媒通路200Aを形成する。なお、外周冷媒通路200Aの上面と底面は塞がれている。上部コア100Aの上面側には外周冷媒通路200Aに冷媒である空気を流入させる流入口200AINを取り付ける。上部コア100Aの底面側には流入口200AINから流入した空気を流出させる流出口200AOUTを形成する。したがって、外周冷媒通路200Aでは流入口210AINから流入した空気が流出口200AOUTから流出する。 A concentric cylindrical outer refrigerant passage 200A extending from the bottom surface to the upper surface is formed in the outer peripheral portion of the upper core 100A over the entire circumference of the upper core 100A. Note that the upper surface and the bottom surface of the outer peripheral refrigerant passage 200A are closed. An inlet 200AIN for allowing air as a refrigerant to flow into the outer peripheral refrigerant passage 200A is attached to the upper surface side of the upper core 100A. An outlet 200AOUT is formed on the bottom surface side of the upper core 100A to allow air flowing in from the inlet 200AIN to flow out. Therefore, in the outer peripheral refrigerant passage 200A, the air that flows in from the inlet 210AIN flows out from the outlet 200AOUT.
本実施形態では、流入口200AINから流入し外周冷媒通路200Aを流れた空気は流出口200AOUTに至るまでに冷却される。なお、本実施形態では冷媒として空気を例示するが、熱伝達特性に優れていれば、空気以外の気体冷媒を用いても良い。 In the present embodiment, the air that flows in from the inlet 200AIN and flows through the outer refrigerant passage 200A is cooled to reach the outlet 200AOUT. In the present embodiment, air is exemplified as the refrigerant, but a gas refrigerant other than air may be used as long as it has excellent heat transfer characteristics.
上部コア100Aの上面の中央部には駆動手段としてアウターロータモータ300Mを取り付ける。アウターロータモータ300Mの外周部には円筒状のロータ310Aを取り付ける。ロータ310Aの下部には伝達手段としてクラッチ300Caを取り付ける。 An outer rotor motor 300M is attached as a driving means to the center of the upper surface of the upper core 100A. A cylindrical rotor 310A is attached to the outer periphery of the outer rotor motor 300M. A clutch 300Ca is attached to the lower portion of the rotor 310A as a transmission means.
ロータ310Aの外周とその外周から一定距離離れた部分との間の領域には、ロータ310Aの外周に沿って上部コア100Aの底面から上面に伸びる同心円筒状の内周冷媒通路320Aを形成する。なお、内周冷媒通路320Aの上面と底面は外周冷媒通路200Aと同様に塞がれている。上部コア100Aの上面側には内周冷媒通路320Aに空気を流入させる流入口320AINを取り付ける。上部コア100Aの底面側には流入口320AINから流入した空気を流出させる流出口320AOUTを形成する。したがって、内周冷媒通路320Aでは流入口320AINから流入した空気が流出口320AOUTから流出する。 A concentric cylindrical inner peripheral refrigerant passage 320A extending from the bottom surface of the upper core 100A to the upper surface along the outer periphery of the rotor 310A is formed in a region between the outer periphery of the rotor 310A and a part away from the outer periphery. The upper surface and the bottom surface of the inner peripheral refrigerant passage 320A are closed in the same manner as the outer peripheral refrigerant passage 200A. An inlet 320AIN that allows air to flow into the inner peripheral refrigerant passage 320A is attached to the upper surface side of the upper core 100A. An outlet 320AOUT is formed on the bottom side of the upper core 100A to allow the air flowing in from the inlet 320AIN to flow out. Therefore, in the inner peripheral refrigerant passage 320A, the air that flows in from the inlet 320AIN flows out from the outlet 320AOUT.
本実施形態では、流入口320AINから流入し内周冷媒通路320Aを流れた空気は流出口320AOUTに至るまでに加温される。 In the present embodiment, the air flowing in from the inlet 320AIN and flowing through the inner peripheral refrigerant passage 320A is heated up to the outlet 320AOUT.
上記では、外周冷媒通路200Aの流入口200AINから流入した空気が、外周冷媒通路200A内で冷却される場合を例示した。しかし、外周冷媒通路200Aの流入口200AINから流入した空気が、外周冷媒通路200A内で加温されるようにしても良い。また、上記では、内周冷媒通路320Aの流入口330AINから流入した空気が、内周冷媒通路320A内で加温される場合を例示した。しかし、内周冷媒通路320Aの流入口330AINから流入した空気を、内周冷媒通路320A内で冷却するようにしても良い。 In the above, the case where the air flowing in from the inlet 200AIN of the outer refrigerant passage 200A is cooled in the outer refrigerant passage 200A is illustrated. However, the air flowing in from the inlet 200AIN of the outer refrigerant passage 200A may be heated in the outer refrigerant passage 200A. Further, in the above, the case where the air flowing in from the inlet 330AIN of the inner peripheral refrigerant passage 320A is heated in the inner peripheral refrigerant passage 320A is illustrated. However, the air flowing in from the inlet 330AIN of the inner peripheral refrigerant passage 320A may be cooled in the inner peripheral refrigerant passage 320A.
下部コア100Bの外周部には、下部コア100Bの全周に亘ってその底面から上面に伸びる同心円筒状の外周冷媒通路200Bが形成してある。なお、外周冷媒通路200Bの上面及び底面は塞がれている。下部コア100Bの上面側には外周冷媒通路200Bに冷媒である空気を流入させる流入口200BINを取り付ける。下部コア100Bの底面側には流入口200BINから流入した空気を流出させる流出口200BOUTを形成する。したがって、外周冷媒通路200Bでは流入口210BINから流入した空気が流出口200BOUTから流出する。 A concentric cylindrical outer refrigerant passage 200B extending from the bottom surface to the upper surface is formed on the outer periphery of the lower core 100B over the entire circumference of the lower core 100B. Note that the upper surface and the bottom surface of the outer peripheral refrigerant passage 200B are closed. An inlet 200BIN for allowing air as a refrigerant to flow into the outer peripheral refrigerant passage 200B is attached to the upper surface side of the lower core 100B. An outlet 200BOUT is formed on the bottom side of the lower core 100B to allow the air flowing in from the inlet 200BIN to flow out. Accordingly, in the outer refrigerant passage 200B, the air that has flowed in from the inlet 210BIN flows out from the outlet 200BOUT.
本実施形態では、流入口200BINから流入し外周冷媒通路200Bを流れた空気は流出口200BOUTに至るまでに冷却される。 In the present embodiment, the air that flows in from the inlet 200BIN and flows through the outer refrigerant passage 200B is cooled to reach the outlet 200BOUT.
下部コア100Bの上面の中央部には、上部コア100Aのロータ310Aの下部に取り付けたクラッチ300Caに接続するクラッチ300Cbを取り付ける。クラッチ300Cbには円筒状のロータ310Bを取り付ける。 A clutch 300Cb connected to the clutch 300Ca attached to the lower part of the rotor 310A of the upper core 100A is attached to the center of the upper surface of the lower core 100B. A cylindrical rotor 310B is attached to the clutch 300Cb.
ロータ310Bの外周とその外周から一定距離離れた部分との間の領域には、上部コア100Aと同様に、ロータ310Bの外周に沿って下部コア100Bの底面から上面に伸びる同心円筒状の内周冷媒通路320Bを形成する。なお、内周冷媒通路320Bの上面及び底面は外周冷媒通路200Bと同様に塞がれている。下部コア100Bの上面側には内周冷媒通路320Bに空気を流入させる流入口320BINを取り付ける。下部コア100Bの底面側には流入口320BINから流入した空気を流出させる流出口320BOUTを形成する。したがって、内周冷媒通路320Bでは流入口320BINから流入した空気が流出口320BOUTから流出する。 Similar to the upper core 100A, the region between the outer periphery of the rotor 310B and a part away from the outer periphery has a concentric cylindrical inner periphery extending from the bottom surface to the upper surface of the lower core 100B along the outer periphery of the rotor 310B. A refrigerant passage 320B is formed. The upper surface and the bottom surface of the inner peripheral refrigerant passage 320B are closed in the same manner as the outer peripheral refrigerant passage 200B. An inlet 320BIN that allows air to flow into the inner peripheral refrigerant passage 320B is attached to the upper surface side of the lower core 100B. An outlet 320BOUT is formed on the bottom surface side of the lower core 100B to allow the air flowing in from the inlet 320BIN to flow out. Therefore, in the inner peripheral refrigerant passage 320B, the air that flows in from the inflow port 320BIN flows out from the outflow port 320BOUT.
本実施形態では、流入口320BINから流入し内周冷媒通路320Bを流れた空気は流出口320BOUTに至るまでに加温される。 In the present embodiment, the air that flows in from the inlet 320BIN and flows through the inner peripheral refrigerant passage 320B is heated by the time it reaches the outlet 320BOUT.
上記では、外周冷媒通路200Bの流入口200BINから流入した空気が、外周冷媒通路200B内で冷却され流出口200BOUTから流出する場合を例示した。しかし、外周冷媒通路200Bの流入口200BINから流入した空気が、外周冷媒通路200B内で加温されるようにしても良い。また、上記では、内周冷媒通路320Bの流入口330BINから流入した空気が、内周冷媒通路320B内で加温される場合を例示した。しかし、内周冷媒通路320Bの流入口330BINから流入した空気を、内周冷媒通路320B内で冷却するようにしても良い。本実施形態では、冷却された空気や暖められた空気を車両の車室内の空調として、または、車両に搭載するバッテリ、インバータ、モータの温度調整用として用いる。 In the above, the case where the air flowing in from the inlet 200BIN of the outer refrigerant passage 200B is cooled in the outer refrigerant passage 200B and flows out from the outlet 200BOUT is illustrated. However, the air flowing in from the inlet 200BIN of the outer refrigerant passage 200B may be heated in the outer refrigerant passage 200B. Further, in the above, the case where the air that has flowed in from the inlet 330BIN of the inner peripheral refrigerant passage 320B is heated in the inner peripheral refrigerant passage 320B is illustrated. However, the air flowing in from the inlet 330BIN of the inner peripheral refrigerant passage 320B may be cooled in the inner peripheral refrigerant passage 320B. In the present embodiment, cooled air or warmed air is used as air conditioning in the vehicle interior of the vehicle or for temperature adjustment of a battery, an inverter, and a motor mounted on the vehicle.
なお、図1には示していないが、上部コア100Aの流入口200AIN、流入口320AIN、流出口200AOUT、流出口320AOUT及び下部コア100Bの流入口200BIN、流入口320BIN、流出口200BOUT、流出口320BOUTはそれぞれの通路を連通させる連通弁に接続される。また、流入口200AIN、流入口200BIN、流入口320AIN、流入口320BINには外部に設けたポンプから空気が供給される。本実施形態では連通弁として3方弁を用いる。連通弁とポンプの接続については後述する。 Although not shown in FIG. 1, the inlet 200AIN, the inlet 320AIN, the outlet 200AOUT, the outlet 320AOUT and the inlet 200BIN, the inlet 320BIN, the outlet 200BOUT, and the outlet 320BOUT of the lower core 100B are not shown. Is connected to a communication valve for communicating each passage. In addition, air is supplied to the inlet 200AIN, the inlet 200BIN, the inlet 320AIN, and the inlet 320BIN from an externally provided pump. In this embodiment, a three-way valve is used as the communication valve. The connection between the communication valve and the pump will be described later.
図2は、図1のA−A断面図である。図に示すように、磁気冷暖房装置100は、上部コア100Aと下部コア100Bとに分離されている。上部コア100Aと下部コア100Bの外周部には、外周冷媒通路200A、200Bが形成されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in the figure, the magnetic cooling / heating device 100 is separated into an upper core 100A and a lower core 100B. Outer peripheral refrigerant passages 200A and 200B are formed in the outer peripheral portions of the upper core 100A and the lower core 100B.
上部コア100Aの上面の中央部にはアウターロータモータ300Mが取り付けられる。アウターロータモータ300Mの外周部には円筒状のロータ310Aが取り付けてある。ロータ310Aの下部にはクラッチ300Caを取り付ける。ロータ310Aはアウターロータモータ300Mによって図示矢印方向に回転される。 An outer rotor motor 300M is attached to the center of the upper surface of the upper core 100A. A cylindrical rotor 310A is attached to the outer periphery of the outer rotor motor 300M. A clutch 300Ca is attached to the lower portion of the rotor 310A. The rotor 310A is rotated in the direction indicated by the arrow by the outer rotor motor 300M.
下部コア100Aの上面の中央部には、上部コア100Aのロータ310Aの下部に取り付けたクラッチ300Caに接続するクラッチ300Cbを取り付ける。クラッチ300Cbには円筒状のロータ310Bが取り付けてある。クラッチ300Caと300Cbは電磁式のクラッチ300Cである。クラッチ300CがONすると、クラッチ300Caと300Cbが接続され、アウターロータモータ300Mの駆動力がロータ310Aからロータ310Bに伝達し、ロータ310Bがロータ310Aとともに回転する。 A clutch 300Cb connected to the clutch 300Ca attached to the lower portion of the rotor 310A of the upper core 100A is attached to the central portion of the upper surface of the lower core 100A. A cylindrical rotor 310B is attached to the clutch 300Cb. The clutches 300Ca and 300Cb are electromagnetic clutches 300C. When the clutch 300C is turned on, the clutches 300Ca and 300Cb are connected, the driving force of the outer rotor motor 300M is transmitted from the rotor 310A to the rotor 310B, and the rotor 310B rotates together with the rotor 310A.
ロータ310Aには、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク400Aa、400Ba、400Ca、400Daを取り付けてある。また、ロータ310Bには、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク400Ab、400Bb、400Cb、400Dbを取り付けてある。磁場印加部は磁場印加ディスク400Aa−400Da、400Ab−400Dbの表面と裏面の両面に形成してある。 The rotor 310A is attached with hollow magnetic field application disks 400Aa, 400Ba, 400Ca, and 400Da that include a magnetic field application unit that applies a magnetic field to the magnetocaloric material. In addition, hollow magnetic field application disks 400Ab, 400Bb, 400Cb, and 400Db each having a magnetic field application unit that applies a magnetic field to the magnetocaloric material are attached to the rotor 310B. The magnetic field application unit is formed on both the front and back surfaces of the magnetic field application disks 400Aa-400Da and 400Ab-400Db.
ロータ310Aの外周面と磁場印加ディスク400Aa−400Da、ロータ300Bの外周面と磁場印加ディスク400Ab−400Dbの内周面とは堅固に嵌め合わせられている。したがって、クラッチ300CがONしている状態で、アウターロータモータ300Mが回転すると、ロータ310A及び310Bがともに回転し、磁場印加ディスク400Aa−400Da、磁場印加ディスク400Ab−400Dbも一斉に回転する。一方、クラッチ300CがOFFしている状態では、ロータ310Aのみが回転し、磁場印加ディスク400Aa−400Daが回転する。このように、クラッチ300CをON、OFFさせることで、複数の磁気印加ディスクを一体化しまたは分離することができる。 The outer peripheral surface of the rotor 310A and the magnetic field application disks 400Aa to 400Da and the outer peripheral surface of the rotor 300B and the inner peripheral surface of the magnetic field application disks 400Ab to 400Db are firmly fitted. Therefore, when the outer rotor motor 300M rotates while the clutch 300C is ON, both the rotors 310A and 310B rotate, and the magnetic field application disks 400Aa-400Da and the magnetic field application disks 400Ab-400Db rotate simultaneously. On the other hand, in the state where the clutch 300C is OFF, only the rotor 310A rotates and the magnetic field application disks 400Aa to 400Da rotate. Thus, by turning ON / OFF the clutch 300C, a plurality of magnetic application disks can be integrated or separated.
ロータ310Aには、磁場印加ディスク400Aa、400Ba、400Ca、400Daのそれぞれに微小間隔空けて挟まれるように、磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスク410Aa、410Ba、410Caが固定して取り付けてある。また、ロータ310Bには、磁場印加ディスク400Ab、400Bb、400Cb、400Dbのそれぞれに微小間隔空けて挟まれるように、磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスク410Ab、410Bb、410Cbが固定して取り付けてある。したがって、上部コア100Aと下部コア100Bにおいて、磁場印加ディスクと熱生成ディスクとは、微小間隔空けて交互に積層されることになる。 Fixed to the rotor 310A are hollow heat generating disks 410Aa, 410Ba, 410Ca provided with a magnetocaloric material and a thermal switch so as to be sandwiched between the magnetic field application disks 400Aa, 400Ba, 400Ca, 400Da with a small gap therebetween. Attached. The rotor 310B includes hollow heat generating disks 410Ab, 410Bb, and 410Cb each including a magnetocaloric material and a thermal switch so as to be sandwiched between the magnetic field application disks 400Ab, 400Bb, 400Cb, and 400Db with a small gap therebetween. It is fixed and attached. Therefore, in the upper core 100A and the lower core 100B, the magnetic field application disk and the heat generation disk are alternately stacked with a minute interval.
磁気熱量材料は磁場を印加すると自身の温度が上昇し磁場を取り除くと自身の温度が下降する特性を有する(正の磁性体:なお、この逆の特性のものもある)。本実施形態では、磁気熱量材料として正の磁性体または負の磁性体のいずれか一方のみを用いる。しかしながら、正の磁性体と負の磁性体を混在させても良い。熱スイッチは配列されている磁気熱量材料と磁気熱量材料との間に設けてあり、磁気熱量材料間の熱の伝達と遮断を選択的に行う。本実施形態では、磁気熱量材料の磁気熱量効果を発現する温度域が、1つのグループを形成する熱生成ディスク410Aa、410Ba、410Caと他のグループを形成する熱生成ディスク410Ab、410Bb、410Cbとでは異なっている。上部コア100Aと下部コア100Bとでは、流れ込む空気の温度が異なるため、磁気熱量効果を発現する温度域を選定すれば、冷風と温風を効率的に生成できるからである。 A magnetocaloric material has a characteristic that its temperature rises when a magnetic field is applied, and its temperature decreases when the magnetic field is removed (positive magnetic material: some of the opposite characteristics exist). In the present embodiment, only one of a positive magnetic material and a negative magnetic material is used as the magnetocaloric material. However, a positive magnetic material and a negative magnetic material may be mixed. The thermal switch is provided between the magnetocaloric material and the magnetocaloric material that are arranged, and selectively transfers and blocks heat between the magnetocaloric material. In the present embodiment, the temperature range in which the magnetocaloric effect of the magnetocaloric material is exerted is the heat generating disks 410Aa, 410Ba, 410Ca forming one group and the heat generating disks 410Ab, 410Bb, 410Cb forming the other group. Is different. This is because the upper core 100A and the lower core 100B have different temperatures of the air flowing in, and therefore, if a temperature range that exhibits the magnetocaloric effect is selected, cold air and hot air can be generated efficiently.
したがって、クラッチ300CがONしている状態で、アウターロータモータ300Mが回転すると、ロータ310A及び310Bがともに回転し、磁場印加ディスク400Aa−400Da、磁場印加ディスク400Ab−400Dbが一斉に回転する。すると、熱生成ディスク410Aa−410Ca及び熱生成ディスク410Ab−410Cbのそれぞれに繰り返し磁場が印加され、磁場印加ディスクの回転する方向と交差する方向に熱が移動する。 Therefore, when the outer rotor motor 300M rotates while the clutch 300C is ON, both the rotors 310A and 310B rotate, and the magnetic field application disks 400Aa to 400Da and the magnetic field application disks 400Ab to 400Db rotate all at once. Then, the magnetic field is repeatedly applied to each of the heat generating disks 410Aa-410Ca and the heat generating disks 410Ab-410Cb, and the heat moves in a direction intersecting with the rotating direction of the magnetic field applying disk.
本実施形態の場合は、熱生成ディスク410Aa−410Ca及び熱生成ディスク410Ab−410Cbの外周側から内周側に熱が移動する。したがって、熱生成ディスク410Aa−410Ca及び熱生成ディスク410Ab−410Cbの外周側は温度が低くなり、その内周側は温度が高くなる。なお、本実施形態とは反対に、熱生成ディスク410Aa−410Ca及び熱生成ディスク410Ab−410Cbの内周側から外周側に熱が移動するようにしても良い。この場合、熱生成ディスク410Aa−410Ca及び熱生成ディスク410Ab−410Cbの外周側は温度が高くなり、その内周側は温度が低くなる。 In the case of the present embodiment, heat moves from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the heat generating disks 410Aa-410Ca and the heat generating disks 410Ab-410Cb. Therefore, the outer peripheral side of the heat generating disks 410Aa-410Ca and the heat generating disks 410Ab-410Cb has a lower temperature, and the inner peripheral side has a higher temperature. In contrast to this embodiment, heat may be transferred from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the heat generating disks 410Aa-410Ca and the heat generating disks 410Ab-410Cb. In this case, the temperature is high on the outer peripheral side of the heat generating disks 410Aa-410Ca and the heat generating disks 410Ab-410Cb, and the temperature is low on the inner peripheral side thereof.
図3は、磁場印加ディスクの構成図である。図3では図2に示した磁場印加ディスク400Aaの構成について説明する。他の磁場印加ディスク400Ba−400Da、400Ab−400Dbの構成も磁場印加ディスク400Aの構成と同一である。 FIG. 3 is a configuration diagram of the magnetic field application disk. FIG. 3 illustrates the configuration of the magnetic field application disk 400Aa shown in FIG. The configurations of the other magnetic field application disks 400Ba-400Da and 400Ab-400Db are the same as the configuration of the magnetic field application disk 400A.
図3Aは、図3Bの磁場印加ディスク400Aaの表面を示し、図3Cはその裏面を示す。図3Bに示すように、磁場印加ディスク400Aaは円板状に形成されている。図3A、図3Cに示すように、磁場印加ディスク400Aaの表面及び裏面は放射状に30度ずつ12分割された領域を有する。 3A shows the front surface of the magnetic field application disk 400Aa of FIG. 3B, and FIG. 3C shows the back surface thereof. As shown in FIG. 3B, the magnetic field application disk 400Aa is formed in a disc shape. As shown in FIGS. 3A and 3C, the front and back surfaces of the magnetic field application disk 400Aa have regions that are radially divided into 12 portions of 30 degrees.
磁場印加ディスク400Aの表面には、図4Aに示すように、12分割された各領域に、磁場印加部420Aa、420Ab、…、420Ak、420Alを形成してある。磁場印加ディスク400Aの裏面には、図4Cに示すように、12分割された各領域に、磁場印加部420Ca、420Cb、…、420Ck、420Clを形成してある。 On the surface of the magnetic field application disk 400A, as shown in FIG. 4A, magnetic field application units 420Aa, 420Ab,..., 420Ak, 420Al are formed in each of the 12 regions. On the back surface of the magnetic field application disk 400A, as shown in FIG. 4C, magnetic field application units 420Ca, 420Cb,..., 420Ck, 420Cl are formed in each of the 12 regions.
磁場印加ディスク400Aの表面の磁場印加部420Aa−420Alと、その裏面の磁場印加部420Ca−420Clとは、表面と裏面の同一位置に永久磁石を配置してある。たとえば、図4Aに示すように、磁場印加部420Aaと磁場印加部420Caとにおいて、磁場印加ディスク400Aの径方向の永久磁石の並びは同一である。磁場印加部420Abと420Cb、…、磁場印加部420Alと420Clにおいても同じである。 The magnetic field application units 420Aa-420Al on the front surface of the magnetic field application disk 400A and the magnetic field application units 420Ca-420Cl on the back surface thereof have permanent magnets arranged at the same positions on the front surface and the back surface. For example, as shown in FIG. 4A, the arrangement of the permanent magnets in the radial direction of the magnetic field application disk 400A is the same in the magnetic field application unit 420Aa and the magnetic field application unit 420Ca. The same applies to the magnetic field application units 420Ab and 420Cb, ..., and the magnetic field application units 420Al and 420Cl.
また、磁場印加ディスク400Aの表面と裏面において、隣接する磁場印加部同士の永久磁石の配置は、1つの永久磁石の厚み分だけ、磁場印加ディスク400Aの径方向に相互にずらしてある。たとえば、磁場印加部420Aa、420Ab、420Acのそれぞれにおいて、磁場印加部420Abに隣接する磁場印加部420Aa、420Acでは、磁場印加部420Aa、420Acの永久磁石の配置を、磁場印加部420Abの永久磁石の配置に対して1つの永久磁石の厚み分だけ、磁場印加ディスク400Aの径方向にずらしてある。 Further, on the front and back surfaces of the magnetic field application disk 400A, the arrangement of the permanent magnets between the adjacent magnetic field application parts is shifted from each other in the radial direction of the magnetic field application disk 400A by the thickness of one permanent magnet. For example, in each of the magnetic field application units 420Aa, 420Ab, and 420Ac, in the magnetic field application units 420Aa and 420Ac adjacent to the magnetic field application unit 420Ab, the arrangement of the permanent magnets of the magnetic field application units 420Aa and 420Ac is changed to the permanent magnet of the magnetic field application unit 420Ab. The arrangement is shifted in the radial direction of the magnetic field application disk 400A by the thickness of one permanent magnet.
図4は、熱生成ディスクの構成図である。図4では図2に示した熱生成ディスク410Aaの構成について説明する。熱生成ディスク410Aa以外の熱生成ディスク410Ba−410Ca、410Ab−410Cbの構成も熱生成ディスク410Aaの構成と同一である。 FIG. 4 is a configuration diagram of the heat generating disk. FIG. 4 describes the configuration of the heat generating disk 410Aa shown in FIG. The configuration of the heat generation disks 410Ba-410Ca, 410Ab-410Cb other than the heat generation disk 410Aa is the same as that of the heat generation disk 410Aa.
図4Aに示すように、熱生成ディスク410Aaはその外周部が外周冷媒通路200Aに臨んでいる。熱生成ディスク410Aaはその内周部が内周冷媒通路320Aに臨んでいる。熱生成ディスク410Aaの内周部はベアリング315を介してロータ310Aに取り付けられる。ロータ310Aは固定されている熱生成ディスク410Aaに対しベアリング315を介して自由に回転できる。 As shown in FIG. 4A, the outer periphery of the heat generating disk 410Aa faces the outer peripheral refrigerant passage 200A. The inner peripheral portion of the heat generating disk 410Aa faces the inner peripheral refrigerant passage 320A. The inner peripheral portion of the heat generating disk 410Aa is attached to the rotor 310A via a bearing 315. The rotor 310A can freely rotate via a bearing 315 with respect to the fixed heat generating disk 410Aa.
図4A、図4Bに示すように、熱生成ディスク410Aaの外周冷媒通路200Aに臨む位置(外周部)には低温側熱交換部450Aを備え、その内周冷媒通路320Aに臨む位置(内周部)には高温側熱交換部450Bを備える。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the position (outer peripheral part) facing the outer refrigerant passage 200A of the heat generating disk 410Aa is provided with a low temperature side heat exchanging part 450A, and the position (inner peripheral part) facing the inner peripheral refrigerant path 320A. ) Includes a high temperature side heat exchanging section 450B.
図4Aに示すように、熱生成ディスク410Aaは放射状に30度ずつ12分割された領域を有する。各領域には、図4Bに示すように、低温側熱交換部450Aと高温側熱交換部450Bとの間に、正の磁気熱量材料460A−460N及び熱スイッチ470A−470N+1が交互に一列に配置される。図4の例では正の磁気熱量材料を示したが、負の磁気熱量材料を用いても良い。 As shown in FIG. 4A, the heat generating disk 410Aa has a region radially divided into 12 portions of 30 degrees. In each region, as shown in FIG. 4B, positive magnetocaloric materials 460A-460N and thermal switches 470A-470N + 1 are alternately arranged in a row between the low temperature side heat exchange section 450A and the high temperature side heat exchange section 450B. Is done. Although the example of FIG. 4 shows a positive magnetocaloric material, a negative magnetocaloric material may be used.
磁場印加ディスク400Aaと400Baは、図2に示したように、熱生成ディスク410Aaを挟んで回転する。磁場印加ディスク400Aaと400Baが回転すると、熱生成ディスク410Aaに形成してある磁気熱量材料460A−460Nに磁気が印加及び除去されて発熱吸熱を繰り返す。磁気熱量材料460A−460N、低温側熱交換部450A、高温側熱交換部450Bの間に設けた熱スイッチ470A−470N+1は一定のタイミングで熱を伝達する。このため、磁気熱量材料460A−460Nで生成された熱が低温側熱交換部450Aから高温側熱交換部450Bに移動し、低温側熱交換部450Aの温度は低くなり、高温側熱交換部450Bの温度は高くなる。 As shown in FIG. 2, the magnetic field application disks 400Aa and 400Ba rotate with the heat generation disk 410Aa interposed therebetween. When the magnetic field application disks 400Aa and 400Ba rotate, magnetism is applied to and removed from the magnetocaloric material 460A-460N formed on the heat generation disk 410Aa, and heat generation and heat absorption are repeated. Thermal switches 470A-470N + 1 provided between the magnetocaloric material 460A-460N, the low temperature side heat exchange unit 450A, and the high temperature side heat exchange unit 450B transfer heat at a constant timing. For this reason, the heat generated by the magnetocaloric material 460A-460N moves from the low temperature side heat exchange unit 450A to the high temperature side heat exchange unit 450B, the temperature of the low temperature side heat exchange unit 450A becomes low, and the high temperature side heat exchange unit 450B. The temperature of becomes higher.
クラッチ300CをOFFさせた状態で、外部から空気を流入口200AIN、320AIN(図1参照)に供給し、アウターロータモータ300Mによってロータ310Aを回転させる。熱生成ディスク410Aa−410Ca上の12分割されているすべての領域において、図4Aに示すように、低温側熱交換部450Aから高温側熱交換部450Bに向かって熱が移動する。 With the clutch 300C turned off, air is supplied from the outside to the inlets 200AIN and 320AIN (see FIG. 1), and the rotor 310A is rotated by the outer rotor motor 300M. As shown in FIG. 4A, heat moves from the low temperature side heat exchanging section 450A toward the high temperature side heat exchanging section 450B in all 12 regions on the heat generating disks 410Aa-410Ca.
したがって、低温側熱交換部450Aの温度が高温側熱交換部450Bの温度よりも相対的に低くなり、低温側熱交換部450Aが臨む外周冷媒通路200Aに冷風が得られる。また、高温側熱交換部450Bの温度が低温側熱交換部450Aの温度よりも相対的に高くなり、高温側熱交換部450Bが臨む内周冷媒通路320Aに温風が得られる。これば、ロータ310Bを回転させた場合も同じである。 Therefore, the temperature of the low temperature side heat exchange part 450A is relatively lower than the temperature of the high temperature side heat exchange part 450B, and cold air is obtained in the outer peripheral refrigerant passage 200A facing the low temperature side heat exchange part 450A. Moreover, the temperature of the high temperature side heat exchange part 450B becomes relatively higher than the temperature of the low temperature side heat exchange part 450A, and hot air is obtained in the inner peripheral refrigerant passage 320A facing the high temperature side heat exchange part 450B. This is the same when the rotor 310B is rotated.
本実施形態では、熱生成ディスク410Aa−410Caに用いる磁気熱量材料460A−460Nが磁気熱量効果を効果的に発揮する温度域と、熱生成ディスク410Ab−410Cbに用いる磁気熱量材料460A−460Nが磁気熱量効果を効果的に発揮する温度域とを、異なる温度域に設定している。図1に示すように、上部コア100Aと下部コア100Bとではそれぞれの冷媒通路に流入する空気の温度が同一ではないからである。 In this embodiment, the magnetocaloric material 460A-460N used for the heat generating disk 410Aa-410Ca effectively exhibits the magnetocaloric effect, and the magnetocaloric material 460A-460N used for the heat generating disk 410Ab-410Cb The temperature range where the effect is effectively exhibited is set to a different temperature range. As shown in FIG. 1, the temperature of the air flowing into the refrigerant passages is not the same between the upper core 100A and the lower core 100B.
本実施形態では、上部コア100Aの流入口200AIN、流入口320AIN、流出口200AOUT、流出口320AOUT及び下部コア100Bの流入口200BIN、流入口320BIN、流出口200BOUT、流出口320BOUTを、連通弁(図示せず)で接続することによって、冷風又は温風の生成能力を調整する。 In this embodiment, the inlet 200AIN, the inlet 320AIN, the outlet 200AOUT, the outlet 320AOUT and the inlet 200BIN, the inlet 320BIN, the outlet 200BOUT, and the outlet 320BOUT of the lower core 100B are connected to the communication valve (FIG. The ability to generate cold air or hot air is adjusted by connecting with a device (not shown).
たとえば、大きな冷房能力が必要なときには、上部コア100Aと下部コア100Bとの冷媒通路を直列に接続する。具体的には、上部コア100Aの流出口200AOUTと下部コア100Bの流入口200BINを接続し、上部コア100Aの流出口320AOUTと下部コア100Bの流入口200BINを直列に接続する。そして、クラッチ300CをONさせてアウターロータモータ300Mを動かすと、上部コア200Aと下部コア200Bとによって冷却された非常に冷たい空気が、下部コア100Bの流出口200BOUTから取り出すことができる。また、上部コア200Aと下部コア200Bとによって暖められた非常に温かい空気が、下部コア100Bの流出口320BOUTから取り出すことができる。 For example, when a large cooling capacity is required, the refrigerant passages of the upper core 100A and the lower core 100B are connected in series. Specifically, the outlet 200AOUT of the upper core 100A and the inlet 200BIN of the lower core 100B are connected, and the outlet 320AOUT of the upper core 100A and the inlet 200BIN of the lower core 100B are connected in series. When the outer rotor motor 300M is moved by turning on the clutch 300C, very cold air cooled by the upper core 200A and the lower core 200B can be taken out from the outlet 200BOUT of the lower core 100B. In addition, the very warm air warmed by the upper core 200A and the lower core 200B can be taken out from the outlet 320BOUT of the lower core 100B.
あまり大きな冷房能力が必要ではないときには、上部コア100Aの冷媒通路と下部コア100Bの冷媒通路とを切り離す。上部コア100Aの流入口200AINから流入した空気を流出口200AOUTから取り出し、上部コア100Aの流入口320AINから流入した空気を流出口320AOUTから取り出す。クラッチ300CをOFFさせた状態でアウターロータモータ300Mを動かすと、上部コア200Aのみで冷却された空気が上部コア100Aの流出口200AOUTから取り出すことができる。また、上部コア200Aのみで暖められた空気が流出口320OUTから取り出すことができる。 When a very large cooling capacity is not required, the refrigerant passage of the upper core 100A and the refrigerant passage of the lower core 100B are separated. The air flowing in from the inlet 200AIN of the upper core 100A is taken out from the outlet 200AOUT, and the air flowing in from the inlet 320AIN of the upper core 100A is taken out from the outlet 320AOUT. When the outer rotor motor 300M is moved with the clutch 300C turned off, the air cooled only by the upper core 200A can be taken out from the outlet 200AOUT of the upper core 100A. Further, the air heated only by the upper core 200A can be taken out from the outlet 320OUT.
さらに、上部コア100Aの冷媒通路と下部コア100Bの冷媒通路とを切り離して、下部コア100Bの流入口200BINから流入した空気を流出口200BOUTから取り出し、下部コア100Bの流入口320BINから流入した空気を流出口320BOUTから取り出す。クラッチ300CをONさせた状態でアウターロータモータ300Mを動かすと、上部コア200A及び下部コア200Bで冷却された空気が流出口200AOUT及び200BOUTから取り出すことができ、上部コア200A及び下部コア200Bで暖められた空気が流出口320AOUT及び320BOUTから取り出すことができる。 Further, the refrigerant passage of the upper core 100A and the refrigerant passage of the lower core 100B are separated, the air flowing in from the inlet 200BIN of the lower core 100B is taken out from the outlet 200BOUT, and the air flowing in from the inlet 320BIN of the lower core 100B is taken out. Take out from the outlet 320BOUT. When the outer rotor motor 300M is moved while the clutch 300C is ON, the air cooled by the upper core 200A and the lower core 200B can be taken out from the outlets 200AOUT and 200BOUT and is warmed by the upper core 200A and the lower core 200B. Air can be taken out from the outlets 320AOUT and 320BOUT.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置100は、要求される冷房能力、暖房能力によって、連通弁の接続状態を変えて様々な運転モードを実現する。運転モードの変更は、次の冷媒配管と連通弁の切換えによって実現する。 The magnetic cooling / heating device 100 according to the present embodiment realizes various operation modes by changing the connection state of the communication valve according to the required cooling capacity and heating capacity. The change of the operation mode is realized by switching the next refrigerant pipe and communication valve.
図5は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の連通弁の詳細を示す。図に示すように、外周冷媒通路200Aに接続する流入口200AINは配管500Aを介してポンプ550P1に接続される。外周冷媒通路200Aに接続する流出口200AOUTは三方弁580V1を介して被空調部(本実施形態では車室内、車両に搭載するバッテリ、インバータ、モータ)に連通する。外周冷媒通路200Bに接続する流入口200BINは三方弁580V2に接続され、三方弁580V2は配管500Bを介してポンプ550P1に接続される。外周冷媒通路200Bに接続する流出口200BOUTは被空調部に連通する。 FIG. 5 shows details of the communication valve of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. As shown in the figure, the inlet 200AIN connected to the outer peripheral refrigerant passage 200A is connected to a pump 550P1 via a pipe 500A. Outflow port 200AOUT connected to outer peripheral refrigerant passage 200A communicates with an air-conditioned part (in this embodiment, a vehicle interior, a battery mounted on the vehicle, an inverter, and a motor) via a three-way valve 580V1. The inlet 200BIN connected to the outer peripheral refrigerant passage 200B is connected to the three-way valve 580V2, and the three-way valve 580V2 is connected to the pump 550P1 via the pipe 500B. Outflow port 200BOUT connected to outer peripheral refrigerant passage 200B communicates with the air-conditioned part.
また、図に示すように、内周冷媒通路320Aに接続する流入口320AINは配管500Cを介してポンプ550P2に接続される。内周冷媒通路200Bに接続する流出口320BOUTは三方弁580V3を介して被空調部に連通する。内周冷媒通路320Bに接続する流入口320BINは三方弁580V4に接続され、三方弁580V4は配管500Dを介してポンプ550P2に接続される。内周冷媒通路320Bに接続する流出口320BOUTは被空調部に連通する。 Further, as shown in the figure, the inlet 320AIN connected to the inner peripheral refrigerant passage 320A is connected to a pump 550P2 via a pipe 500C. Outflow port 320BOUT connected to inner peripheral refrigerant passage 200B communicates with the air-conditioned part via three-way valve 580V3. The inflow port 320BIN connected to the inner peripheral refrigerant passage 320B is connected to the three-way valve 580V4, and the three-way valve 580V4 is connected to the pump 550P2 via the pipe 500D. The outlet 320BOUT connected to the inner peripheral refrigerant passage 320B communicates with the air-conditioned part.
図6は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置100の空調風の供給先と空調風の供給先からの信号に基づく制御の概略を説明するためのブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram for explaining an outline of control based on signals from the conditioned air supply destination and the conditioned air supply destination of the magnetic cooling and heating apparatus 100 according to the present embodiment.
磁気冷暖房装置100のコントローラ600は、車室710の空調に関する情報を取得する。車室710の空調に関する情報は、具体的には、温度設定器によって設定した車内の設定温度、車内の風量、車室内温度センサによって検出した車室内の温度などである。また、車両に搭載されているバッテリ720の温度を取得する。また、車両に搭載されているインバータ730の温度を取得する。さらに、車両を駆動するモータ740の温度を取得する。 The controller 600 of the magnetic air conditioner 100 acquires information related to the air conditioning of the passenger compartment 710. Specifically, the information related to the air conditioning of the passenger compartment 710 includes a set temperature in the vehicle set by the temperature setting device, an air volume in the vehicle, a temperature in the vehicle interior detected by the vehicle interior temperature sensor, and the like. Moreover, the temperature of the battery 720 mounted in the vehicle is acquired. Moreover, the temperature of the inverter 730 mounted in the vehicle is acquired. Furthermore, the temperature of the motor 740 that drives the vehicle is acquired.
コントローラ600は、車内の設定温度、車内の風量、車室内の温度、バッテリ720の温度、インバータ730の温度、モータ740の温度を入力する。そして、アウターロータモータ300M(図1、図2参照)の運転周波数(回転数)、後述するポンプのON、OFFを制御するためのポンプ制御信号、後述する三方弁の位置を設定するための弁制御信号、クラッチ300C(図1、図2参照)のON、OFFを制御するためのクラッチ制御信号を磁気冷暖房装置100に出力する。 The controller 600 inputs the set temperature in the vehicle, the air volume in the vehicle, the temperature in the vehicle interior, the temperature of the battery 720, the temperature of the inverter 730, and the temperature of the motor 740. And the operating frequency (rotation speed) of the outer rotor motor 300M (see FIGS. 1 and 2), a pump control signal for controlling ON / OFF of the pump described later, and a valve for setting the position of the three-way valve described later A control signal and a clutch control signal for controlling ON / OFF of the clutch 300C (see FIGS. 1 and 2) are output to the magnetic air conditioner 100.
磁気冷暖房装置100は、これらの制御信号に基づいて、アウターロータモータ300Mの回転数、ポンプのON、OFF、三方弁の位置、クラッチ300CのON、OFFを制御し、車室710、バッテリ720、インバータ730、モータ740に、要求されている熱量を持つ空調風を供給する。 Based on these control signals, the magnetic air conditioner 100 controls the rotational speed of the outer rotor motor 300M, the ON / OFF state of the pump, the position of the three-way valve, the ON / OFF state of the clutch 300C, the vehicle compartment 710, the battery 720, The inverter 730 and the motor 740 are supplied with conditioned air having the required amount of heat.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置100は、磁気冷暖房装置100の動作を制御するコントローラによってその動作が制御される。図7は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置100の制御系のブロック図である。 The operation of the magnetic air conditioner 100 according to the present embodiment is controlled by a controller that controls the operation of the magnetic air conditioner 100. FIG. 7 is a block diagram of a control system of the magnetic air conditioner 100 according to the present embodiment.
コントローラ600には、図5に示した三方弁580V1、三方弁580V2、三方弁580V3、三方弁580V4が接続される。それぞれの三方弁の位置はコントローラ600によって制御される。 The controller 600 is connected to the three-way valve 580V1, the three-way valve 580V2, the three-way valve 580V3, and the three-way valve 580V4 shown in FIG. The position of each three-way valve is controlled by the controller 600.
コントローラ600には、クラッチ300C(300Ca、300Cb)及びアウターロータモータ300Mが接続される。クラッチ300CのON、OFF、アウターロータモータ300Mの回転数は、コントローラ600によって制御される。コントローラ600は、三方弁580V1、三方弁580V2、三方弁580V3、三方弁580V4の動作をクラッチ300Cの動作に連動させる。 The controller 600 is connected to a clutch 300C (300Ca, 300Cb) and an outer rotor motor 300M. The controller 600 controls ON / OFF of the clutch 300C and the rotation speed of the outer rotor motor 300M. The controller 600 links the operation of the three-way valve 580V1, the three-way valve 580V2, the three-way valve 580V3, and the three-way valve 580V4 with the operation of the clutch 300C.
コントローラ600には、ポンプ550P1とポンプ550P2が接続される。ポンプ550P1とポンプ550P2のON、OFFはコントローラ600によって制御される。 A pump 550P1 and a pump 550P2 are connected to the controller 600. The controller 600 controls ON / OFF of the pump 550P1 and the pump 550P2.
コントローラ600には、温度設定器610、車室内温度センサ620、外気温センサ630、日射センサ640、モータ温度センサ650、バッテリ温度センサ660、インバータ温度センサ670が接続される。 The controller 600 is connected to a temperature setter 610, a vehicle interior temperature sensor 620, an outside air temperature sensor 630, a solar radiation sensor 640, a motor temperature sensor 650, a battery temperature sensor 660, and an inverter temperature sensor 670.
温度設定器610は、たとえば車両の車室内に設けられ、乗員が車室内の温度を設定するために設けられる。車室内温度センサ620は車室内の温度を検出する。外気温センサ630は車室外の温度を検出する。日射センサ640は、車室内に差し込む太陽の日射量を検出する。モータ温度センサ650はモータ740の温度を検出する。バッテリ温度検出センサ660は、車両に搭載されているバッテリ720の温度を検出する。インバータ温度センサ670は、モータ740を駆動するインバータ730の温度を検出する。なお、モータ温度センサ650、バッテリ温度センサ660、インバータ温度センサ670を設けるのは、モータ740に異常が生じたときに、その異常をいち早く検出できるようにするためである。また、モータ740、バッテリ720、インバータ730の温度が上昇した場合に、これらに磁気冷暖房装置100から冷風を供給する。 The temperature setting device 610 is provided, for example, in the vehicle interior of the vehicle, and is provided for the passenger to set the temperature in the vehicle interior. The vehicle interior temperature sensor 620 detects the temperature in the vehicle interior. The outside air temperature sensor 630 detects the temperature outside the passenger compartment. The solar radiation sensor 640 detects the solar radiation amount inserted into the passenger compartment. The motor temperature sensor 650 detects the temperature of the motor 740. Battery temperature detection sensor 660 detects the temperature of battery 720 mounted on the vehicle. Inverter temperature sensor 670 detects the temperature of inverter 730 that drives motor 740. The reason for providing the motor temperature sensor 650, the battery temperature sensor 660, and the inverter temperature sensor 670 is to enable the abnormality to be detected promptly when an abnormality occurs in the motor 740. Moreover, when the temperature of the motor 740, the battery 720, and the inverter 730 rises, cold air is supplied to them from the magnetic air conditioner 100.
次に、コントローラ600の動作を図8−図12の動作フローチャートに基づいて説明する。 Next, the operation of the controller 600 will be described based on the operation flowcharts of FIGS.
図8に示すように、コントローラ600は、温度設定器610、車室内温度センサ620、外気温センサ630、日射センサ640、モータ温度センサ650、バッテリ温度センサ660、インバータ温度センサ670によって検出された情報を入力する。つまり、全てのセンサによって検出された情報を入力する(S100)。 As shown in FIG. 8, the controller 600 includes information detected by a temperature setter 610, a vehicle interior temperature sensor 620, an outside air temperature sensor 630, a solar radiation sensor 640, a motor temperature sensor 650, a battery temperature sensor 660, and an inverter temperature sensor 670. Enter. That is, information detected by all sensors is input (S100).
コントローラ600は、これらのセンサから入力した情報に基づいて、冷房負荷、または暖房負荷を演算し、その演算結果から、アウターロータモータ300Mの回転数と、磁気冷暖房装置100の動作モードを演算する(S110)。 The controller 600 calculates a cooling load or a heating load based on information input from these sensors, and calculates the rotation speed of the outer rotor motor 300M and the operation mode of the magnetic cooling / heating device 100 from the calculation result ( S110).
コントローラ600は、演算された回転数でアウターロータモータ300Mを運転する(S120)。 The controller 600 operates the outer rotor motor 300M at the calculated rotation speed (S120).
コントローラ600は、演算された磁気冷暖房装置100の動作モードがモード1からモード3のうちのいずれのモードであるかを判断する(S130)。 The controller 600 determines which of the mode 1 to mode 3 is the calculated operation mode of the magnetic air conditioner 100 (S130).
コントローラ600は、演算された磁気冷暖房装置100の運転モードがモード1であればモード1の制御をし(S140)、モード2であればモード2の制御をし(S150)、モード3であればモード3の制御をする(S160)。 If the calculated operation mode of the magnetic air conditioner 100 is mode 1, the controller 600 controls mode 1 (S140), controls mode 2 if mode 2 (S150), and mode 3 The mode 3 is controlled (S160).
そして、コントローラ600は、演算された磁気冷暖房装置100の運転モードにしたがって、空調制御を実行する(S170)。 And the controller 600 performs air-conditioning control according to the calculated operation mode of the magnetic air-conditioning apparatus 100 (S170).
図9は、コントローラ600におけるモード1の動作フローチャートである。モード1は、磁気冷暖房装置100に、図14のモード1に示すように、上部コア100Aと下部コア100Bとを直列に接続して動作をさせるモードである。 FIG. 9 is an operation flowchart of mode 1 in the controller 600. Mode 1 is a mode in which the magnetic air conditioner 100 is operated by connecting the upper core 100A and the lower core 100B in series as shown in mode 1 of FIG.
モード1は、図14のモード1に示すような空気の流れを生じさせる動作モードである。上部コア100Aの流出口200AOUTと下部コア100Bの流入口200BINが連通され、流入口200AINから空気が供給されて外周冷媒通路200Aと200Bとで冷却され、冷却された空気は流出口200BOUTから外部に流れる。また、上部コア100Aの流出口320AOUTと下部コア100Bの流入口320BINが連通され、流入口320AINから空気が供給されて内周冷媒通路320Aと320Bとで加温され、加温された空気は流出口320BOUTから外部に流れる。 Mode 1 is an operation mode for generating an air flow as shown in mode 1 of FIG. The outlet 200AOUT of the upper core 100A and the inlet 200BIN of the lower core 100B communicate with each other, air is supplied from the inlet 200AIN and cooled by the outer refrigerant passages 200A and 200B, and the cooled air is discharged from the outlet 200BOUT to the outside. Flowing. In addition, the outlet 320AOUT of the upper core 100A and the inlet 320BIN of the lower core 100B are communicated, air is supplied from the inlet 320AIN, and is heated by the inner peripheral refrigerant passages 320A and 320B. It flows from the outlet 320BOUT to the outside.
このため、モード1では、上部コア100Aと下部コア100Bとで冷風と温風を作り出す。 For this reason, in mode 1, the upper core 100A and the lower core 100B generate cold air and hot air.
モード1の空気の流れを実現させるため、コントローラ600は、図9のフローチャートに示すように各三方弁、クラッチ、ポンプの動作を制御する。 In order to realize the air flow in mode 1, the controller 600 controls the operation of each three-way valve, clutch, and pump as shown in the flowchart of FIG.
コントローラ600は、クラッチ300CをONし、ポンプ550P1とポンプ550P2をONし、流入口200A1N、200BIN、320AIN、320BINに外部から取り入れた空気を供給する(S141)。 The controller 600 turns on the clutch 300C, turns on the pump 550P1 and the pump 550P2, and supplies air taken from the outside to the inlets 200A1N, 200BIN, 320AIN, and 320BIN (S141).
コントローラ600は、三方弁580V1、580V2、580V3、580V4を駆動させ、図13のモード1のように各三方弁の位置を設定する。つまり、上部コア100Aと下部コア100Bの外周冷媒通路200A、200Bを直列に接続し、上部コア100Aと下部コア100Bの内周冷媒通路320A、320Bを直列に接続する(S142)。 The controller 600 drives the three-way valves 580V1, 580V2, 580V3, and 580V4, and sets the position of each three-way valve as in mode 1 in FIG. That is, the outer peripheral refrigerant passages 200A and 200B of the upper core 100A and the lower core 100B are connected in series, and the inner peripheral refrigerant passages 320A and 320B of the upper core 100A and the lower core 100B are connected in series (S142).
図10は、コントローラ600におけるモード2の動作フローチャートである。モード2は、磁気冷暖房装置100に、図14のモード2に示すように、上部コア100Aから下部コア100Bを切り離して上部コア100Aのみを動作させるモードである。 FIG. 10 is an operation flowchart of mode 2 in the controller 600. Mode 2 is a mode in which only the upper core 100A is operated by separating the lower core 100B from the upper core 100A as shown in mode 2 of FIG.
モード2は、図14のモード2に示すような空気の流れを生じさせる動作モードである。上部コア100Aの流出口200AOUTと下部コア100Bの流入口200BINとは切り離される。流入口200AINから供給された空気は外周冷媒通路200Aのみで冷却され、冷却された空気は流出口200AOUTから外部に流れる。また、上部コア100Aの流出口320AOUTと下部コア100Bの流入口320BINとは切り離される。流入口320AINから供給された空気は内周冷媒通路320Aのみで加温され、加温された空気は流出口320AOUTから外部に流れる。 Mode 2 is an operation mode for generating an air flow as shown in mode 2 of FIG. The outlet 200AOUT of the upper core 100A and the inlet 200BIN of the lower core 100B are separated. The air supplied from the inflow port 200AIN is cooled only by the outer peripheral refrigerant passage 200A, and the cooled air flows to the outside from the outflow port 200AOUT. Further, the outlet 320AOUT of the upper core 100A and the inlet 320BIN of the lower core 100B are separated. The air supplied from the inlet 320AIN is heated only by the inner peripheral refrigerant passage 320A, and the heated air flows to the outside from the outlet 320AOUT.
このため、モード2では、上部コア100Aのみで冷風と温風を作り出す。 For this reason, in mode 2, cold air and warm air are produced only by the upper core 100A.
モード2の空気の流れを実現させるため、コントローラ600は、図10のフローチャートに示すように各三方弁、クラッチ、ポンプの動作を制御する。 In order to realize the air flow in mode 2, the controller 600 controls the operation of each three-way valve, clutch, and pump as shown in the flowchart of FIG.
コントローラ600は、クラッチ300CをOFFし、ポンプ550P1とポンプ550P2をONし、流入口200A1N、200BIN、320AIN、320BINに外部から取り入れた空気を供給する(S151)。 The controller 600 turns off the clutch 300C, turns on the pump 550P1 and the pump 550P2, and supplies air taken in from the outside to the inlets 200A1N, 200BIN, 320AIN, and 320BIN (S151).
コントローラ600は、三方弁580V1、580V2、580V3、580V4を駆動させ、図13のモード2のように各三方弁の位置を設定する。つまり、上部コア100Aと下部コア100Bの外周冷媒通路200A、200Bを切り離し、上部コア100Aと下部コア100Bの内周冷媒通路320A、320Bを切り離す。(S152)。 The controller 600 drives the three-way valves 580V1, 580V2, 580V3, and 580V4, and sets the position of each three-way valve as in mode 2 in FIG. That is, the outer peripheral refrigerant passages 200A and 200B of the upper core 100A and the lower core 100B are cut off, and the inner peripheral refrigerant passages 320A and 320B of the upper core 100A and the lower core 100B are cut off. (S152).
図11は、コントローラ600におけるモード3の動作フローチャートである。モード3は、磁気冷暖房装置100に、図14のモード3に示すように、上部コア100Aから下部コア100Bを切り離して上部コア100Aと下部コア100Bを単独かつ並列に動作させるモードである。 FIG. 11 is an operation flowchart of mode 3 in the controller 600. Mode 3 is a mode in which the magnetic cooling / heating device 100 operates the upper core 100A and the lower core 100B independently and in parallel by separating the lower core 100B from the upper core 100A as shown in mode 3 of FIG.
モード3は、図14のモード3に示すような空気の流れを生じさせる動作モードである。上部コア100Aの流出口200AOUTと下部コア100Bの流入口200BINとは切り離される。流入口200AINから供給された空気は外周冷媒通路200Aのみで冷却され、冷却された空気は流出口200AOUTから外部に流れる。また、上部コア100Aの流出口320AOUTと下部コア100Bの流入口320BINとは切り離される。流入口320AINから供給された空気は内周冷媒通路320Aのみで加温され、加温された空気は流出口320AOUTから外部に流れる。さらに、下部コア100Bの流入口200BINから供給された空気は外周冷媒通路200Bのみで冷却され、冷却された空気は流出口200BOUTから外部に流れる。また、下部コア100Bの流入口320BINから供給された空気は内周冷媒通路320Bのみで加温され、加温された空気は流出口320BOUTから外部に流れる。 Mode 3 is an operation mode for generating an air flow as shown in mode 3 of FIG. The outlet 200AOUT of the upper core 100A and the inlet 200BIN of the lower core 100B are separated. The air supplied from the inflow port 200AIN is cooled only by the outer peripheral refrigerant passage 200A, and the cooled air flows to the outside from the outflow port 200AOUT. Further, the outlet 320AOUT of the upper core 100A and the inlet 320BIN of the lower core 100B are separated. The air supplied from the inlet 320AIN is heated only by the inner peripheral refrigerant passage 320A, and the heated air flows to the outside from the outlet 320AOUT. Furthermore, the air supplied from the inlet 200BIN of the lower core 100B is cooled only by the outer peripheral refrigerant passage 200B, and the cooled air flows to the outside from the outlet 200BOUT. Further, the air supplied from the inlet 320BIN of the lower core 100B is heated only by the inner peripheral refrigerant passage 320B, and the heated air flows from the outlet 320BOUT to the outside.
このため、モード3では、上部コア100Aで冷風と温風を作り出すとともに、下部コア100Bでも冷風と温風を作り出す。 For this reason, in mode 3, the upper core 100A generates cold air and hot air, and the lower core 100B also generates cold air and hot air.
モード3の空気の流れを実現させるため、コントローラ600は、図11のフローチャートに示すように各三方弁、クラッチ、ポンプの動作を制御する。 In order to realize the air flow in mode 3, the controller 600 controls the operation of each three-way valve, clutch, and pump as shown in the flowchart of FIG.
コントローラ600は、クラッチ300CをONし、ポンプ550P1とポンプ550P2をONし、流入口200A1N、200BIN、320AIN、320BINに外部から取り入れた空気を供給する(S161)。 The controller 600 turns on the clutch 300C, turns on the pump 550P1 and the pump 550P2, and supplies air taken from the outside to the inlets 200A1N, 200BIN, 320AIN, and 320BIN (S161).
コントローラ600は、三方弁580V1、580V2、580V3、580V4を駆動させ、図13のモード3のように各三方弁の位置を設定する。つまり、上部コア100Aと下部コア100Bの外周冷媒通路200A、200Bを切り離し、上部コア100Aと下部コア100Bの内周冷媒通路320A、320Bを切り離す。そして、上部コア100Aの流入口200AINから流入した空気が流出口200AOUTに、流入口320AINから流入した空気が流出口320AOUTに流通するようにする。さらに、下部コア100Bの流入口200BINから流入した空気が流出口200BOUTに、流入口320BINから流入した空気が流出口320BOUTに流通するようにする(S162)。 The controller 600 drives the three-way valves 580V1, 580V2, 580V3, and 580V4, and sets the position of each three-way valve as in mode 3 in FIG. That is, the outer peripheral refrigerant passages 200A and 200B of the upper core 100A and the lower core 100B are cut off, and the inner peripheral refrigerant passages 320A and 320B of the upper core 100A and the lower core 100B are cut off. Then, the air that flows in from the inlet 200AIN of the upper core 100A flows to the outlet 200AOUT, and the air that flows from the inlet 320AIN flows to the outlet 320AOUT. Further, the air flowing in from the inlet 200BIN of the lower core 100B is circulated to the outlet 200BOUT, and the air flowing in from the inlet 320BIN is circulated to the outlet 320BOUT (S162).
図12は、コントローラにおける空調制御の動作フローチャートである。このフローチャートは、図8の動作フローチャートのサブルーチンを示すフローチャートである。空調制御はコントローラ600によって次の手順で行われる。 FIG. 12 is an operation flowchart of air conditioning control in the controller. This flowchart is a flowchart showing a subroutine of the operation flowchart of FIG. The air conditioning control is performed by the controller 600 in the following procedure.
コントローラ600において、車内の設定温度及び風量を設定する(S171)。コントローラ600は、車室内温度センサ620(図7参照)から車内の温度を入力し、バッテリ温度センサ660からバッテリ720(図7参照)の温度を入力し、インバータ温度センサ670からインバータ730の温度を入力し、モータ温度センサ650からモータ740の温度を入力する(S172)。 In the controller 600, the set temperature and the air volume in the vehicle are set (S171). The controller 600 inputs the temperature in the vehicle from the vehicle interior temperature sensor 620 (see FIG. 7), inputs the temperature of the battery 720 (see FIG. 7) from the battery temperature sensor 660, and sets the temperature of the inverter 730 from the inverter temperature sensor 670. The temperature of the motor 740 is input from the motor temperature sensor 650 (S172).
コントローラ600は、自身が持つ制御マップに基づいて、磁気冷暖房装置100の運転周波数(アウターロータモータ300Mの回転数)、クラッチ300CのON、OFF、三方弁580V1−580V4の位置を制御する(S173)。コントローラ600は、磁気冷暖房装置100の運転周波数(アウターロータモータ300Mの回転数)を決定して運転を開始する(S174)。 The controller 600 controls the operation frequency of the magnetic air conditioner 100 (the number of rotations of the outer rotor motor 300M), the ON / OFF of the clutch 300C, and the position of the three-way valves 580V1-580V4 based on the control map that the controller 600 has (S173). . The controller 600 determines the operating frequency of the magnetic air conditioner 100 (the number of rotations of the outer rotor motor 300M) and starts the operation (S174).
コントローラ600は、磁気冷暖房装置100が安定状態になったかを判断する。具体的には、一定の時間、または、一定の回転数だけ、磁気冷暖房装置100を動作したかを判断する(S175)。安定状態になるまでは(S175:NO)、ステップS171からステップS175までの動作を繰り返す。 The controller 600 determines whether the magnetic cooling / heating device 100 is in a stable state. Specifically, it is determined whether the magnetic air conditioner 100 has been operated for a certain period of time or a certain number of revolutions (S175). Until the stable state is reached (S175: NO), the operations from step S171 to step S175 are repeated.
一方、安定状態になったら(S175:YES)、コントローラ600は、磁気冷暖房装置100の熱輸送量および磁気冷暖房装置100の高温端と低温端との差を算出する(S176)。ステップS176で算出した、磁気冷暖房装置100の熱輸送量および磁気冷暖房装置100の高温端と低温端との差が目標の範囲内に至ったか否かを判断する(S177)。 On the other hand, when the stable state is reached (S175: YES), the controller 600 calculates the heat transport amount of the magnetic cooling / heating device 100 and the difference between the high temperature end and the low temperature end of the magnetic cooling / heating device 100 (S176). It is determined whether the heat transport amount of the magnetic air conditioner 100 and the difference between the high temperature end and the low temperature end of the magnetic air conditioner 100 calculated in step S176 are within the target range (S177).
磁気冷暖房装置100の熱輸送量および磁気冷暖房装置100の高温端と低温端との差が目標の範囲内に入ったら(S177:YES)、以降の運転に用いる運転周波数(アウターロータモータ300Mの回転数)を決定する(S178)。一方、磁気冷暖房装置100の熱輸送量および磁気冷暖房装置100の高温端と低温端との差が目標の範囲内に入らなければ(S177:NO)、磁気冷暖房装置100の運転周波数(アウターロータモータ300Mの回転数)を変更して、ステップS176の処理に戻る(S179)。 When the amount of heat transported by the magnetic air conditioner 100 and the difference between the high temperature end and the low temperature end of the magnetic air conditioner 100 fall within the target range (S177: YES), the operation frequency used for the subsequent operation (rotation of the outer rotor motor 300M) Number) is determined (S178). On the other hand, if the amount of heat transported by the magnetic air conditioner 100 and the difference between the high temperature end and the low temperature end of the magnetic air conditioner 100 do not fall within the target range (S177: NO), the operating frequency of the magnetic air conditioner 100 (outer rotor motor) 300M) is changed, and the process returns to step S176 (S179).
以上のように、本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、要求される冷房能力に応じて冷風及び温風を効率的に生成できる。 As described above, according to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, cold air and hot air can be efficiently generated according to the required cooling capacity.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、アウターロータモータ300Mの駆動力をクラッチ300Cによって、下部コア100Bに伝達させたり伝達させなかったりすることができるので、要求される冷暖房能力に応じた冷風及び温風を生成することができる。このため、省エネ運転が可能になる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the driving force of the outer rotor motor 300M can be transmitted or not transmitted to the lower core 100B by the clutch 300C. And hot air can be generated. For this reason, energy-saving operation becomes possible.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、クラッチ300Cを用いて下部コア100Bを断続させることができるので、簡単な構成と制御によって回転力を伝達できる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the lower core 100B can be intermittently connected using the clutch 300C, so that the rotational force can be transmitted with a simple configuration and control.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、連通弁は、全てのグループの内周側および外周側の冷媒通路を連通させるか、一部のグループのみの内周側および外周側の冷媒通路を連通させるか、のいずれかのモードを有するので、不要な冷媒の流れを無くすことができ、冷媒の駆動エネルギーを削減できる。また、内周側および外周側の冷媒通路を連通させると、連通させない場合に比べて、熱交換を十分できるので、十分に冷えた低温、十分に温まった高温の冷媒流を得ることができる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the communication valve communicates the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of all the groups, or the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of only some groups. Since either mode of communication is provided, unnecessary refrigerant flow can be eliminated, and driving energy of the refrigerant can be reduced. Further, if the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side are communicated with each other, heat exchange can be sufficiently performed as compared with the case where the refrigerant passages are not communicated with each other, so that a sufficiently cold and sufficiently warm high-temperature refrigerant flow can be obtained.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、全てのグループの内周側および外周側の冷媒通路を、直列に連通するか、並列に連通するので、全グループの内周及び外周の冷媒が熱交換をできる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of all the groups are communicated in series or in parallel. Can be exchanged.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、連通弁の制御をクラッチと連動することで、速やかに、各種モードの動作を行える。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the operation of various modes can be quickly performed by interlocking the control of the communication valve with the clutch.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、連通弁に3方弁を使うことで、簡便な制御で、冷媒の流を制御できる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the flow of the refrigerant can be controlled by simple control by using a three-way valve as the communication valve.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、複数のグループ内の磁気熱量材料の磁気熱量効果を発現する温度域は、各々のグループ間で異なっているので、流入及び流出する冷媒の温度差を大きく取ったり、冷媒の温度を違えたりすることができるので、各種要求温度が違う複数の被冷却部に冷媒を供給できる。 According to the magnetic cooling and heating apparatus according to the present embodiment, the temperature range in which the magnetocaloric effect of the magnetocaloric materials in the plurality of groups is different between the groups, so that the temperature difference between the refrigerant flowing in and out is determined. Since it can take large or can change the temperature of a refrigerant | coolant, a refrigerant | coolant can be supplied to several to-be-cooled parts from which various request | requirement temperature differs.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、冷媒を空気とすることで、水等の冷媒を介さず、熱輸送ができる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, heat can be transported without using a refrigerant such as water by using air as the refrigerant.
本実施形態に係る磁気冷暖房装置によれば、簡単な構成を備え、かつ簡単な制御で動作できるので、車両用の各種装置の冷暖房を行うことができる。 According to the magnetic air conditioner according to the present embodiment, since it has a simple configuration and can be operated with simple control, it is possible to perform air conditioning of various devices for vehicles.
100 磁気冷暖房装置、
100A 上部コア、
100B 下部コア、
200A、200B 外周冷媒通路、
200AIN、200BIN、320AIN、320BIN 流入口、
200AOUT、200BOUT、320AOUT、320BOUT 流出口、
300C クラッチ、
300M アウターロータモータ、
310A、310B ロータ、
315 ベアリング、
320A、320B 内周冷媒通路、
400Aa−400Da、400Ab−400Db 磁場印加ディスク、
410Aa−410Ca、410Ab−410Cb 熱生成ディスク、
420Aa−420Al 磁場印加部、
420Ca−420Cl 磁場印加部、
450A 低温側熱交換部、
450B 高温側熱交換部、
460A−460N 磁気熱量材料、
470A−470N+1 熱スイッチ。
100 Magnetic air conditioner,
100A upper core,
100B lower core,
200A, 200B outer peripheral refrigerant passage,
200AIN, 200BIN, 320AIN, 320BIN Inlet,
200 AOUT, 200 BOUT, 320 AOUT, 320 BOUT outlet,
300C clutch,
300M outer rotor motor,
310A, 310B rotor,
315 bearing,
320A, 320B inner peripheral refrigerant passage,
400Aa-400Da, 400Ab-400Db magnetic field application disk,
410Aa-410Ca, 410Ab-410Cb heat generating disc,
420Aa-420Al magnetic field application unit,
420Ca-420Cl magnetic field application unit,
450A low temperature side heat exchange section,
450B high temperature side heat exchange part,
460A-460N magnetocaloric material,
470A-470N + 1 Thermal switch.
500、500A−500H 循環通路、
550P1、550P2 ポンプ、
580V1、580V2、580V3、580V4 三方弁、
610 温度設定器、
620 車室内温度センサ、
630 外気温センサ、
640 日射センサ、
650 モータ温度センサ、
660 バッテリ温度センサ、
670 インバータ温度センサ、
710 車室、
720 バッテリ、
730 インバータ、
740 モータ。
500, 500A-500H circulation passage,
550P1, 550P2 pump,
580V1, 580V2, 580V3, 580V4 three-way valve,
610 temperature setter,
620 interior temperature sensor,
630 outside air temperature sensor,
640 solar radiation sensor,
650 motor temperature sensor,
660 battery temperature sensor,
670 inverter temperature sensor,
710 car cabin,
720 battery,
730 inverter,
740 motor.
Claims (9)
前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を回転させる駆動手段と、
前記駆動手段からの駆動力を複数の熱生成ディスクまたは複数の磁気印加ディスクを一体的にまたは複数のグループに分離して伝達する伝達手段と、
を有することを特徴とする磁気冷暖房装置。 A plurality of hollow heat generating disks including a magnetocaloric material and a heat switch and a hollow magnetic field applying disk including a magnetic field applying unit that applies a magnetic field to the magnetocaloric material are alternately stacked to generate the heat. In a magnetic air conditioner that transports heat in a direction that intersects the rotation direction by relatively rotating at least one of the disk and the magnetic field application disk,
Drive means for rotating at least one of the heat generating disk and the magnetic field application disk;
A transmission means for transmitting the driving force from the driving means to a plurality of heat generating disks or a plurality of magnetic application disks in an integrated manner or separated into a plurality of groups;
A magnetic air-conditioning apparatus comprising:
前記複数の熱生成ディスクまたは前記複数の磁気印加ディスクを一体化しまたは複数のグループに分離するクラッチであることを特徴とする請求項1に記載の磁気冷暖房装置。 The transmission means includes
The magnetic air conditioner according to claim 1, wherein the magnetic air conditioner is a clutch that integrates the plurality of heat generating disks or the plurality of magnetic application disks or separates the plurality of heat generating disks into a plurality of groups.
各グループの内周側の冷媒通路および外周側の冷媒通路を個別に連通する連通弁と、
を有し、
前記連通弁は、全てのグループの内周側および外周側の冷媒通路を連通させるか、一部のグループのみの内周側および外周側の冷媒通路を連通させるか、のいずれかのモードを有することを特徴とする請求項1または2に記載の磁気冷暖房装置。 Refrigerant passages provided along inner and outer circumferences of the plurality of heat generating disks or the plurality of magnetic application disks corresponding to the plurality of groups,
A communication valve for individually communicating the refrigerant passage on the inner peripheral side and the refrigerant passage on the outer peripheral side of each group;
Have
The communication valve has either a mode in which the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of all groups are communicated or the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of only some groups are communicated. The magnetic air conditioning apparatus according to claim 1 or 2, wherein
全てのグループの内周側および外周側の冷媒通路を、直列に連通するか、並列に連通するかのいずれかであることを特徴とする請求項3に記載の磁気冷暖房装置。 In the case where the communication valve is in a mode in which the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of all groups communicate with each other,
The magnetic cooling / heating device according to claim 3, wherein the refrigerant passages on the inner peripheral side and the outer peripheral side of all the groups are connected in series or in parallel.
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